接触器和继电器的区别

接触器用于需要大电流（超过100A）通电的应用。
继电器和接触器都用于接通、断开电路的各部分，两者的主要区别在于接触器用于大电流，继电器用于小电流。但用于大电流的接触器比继电器坚固且体积大，因此在接通或断开时往往会产生很大的声音。

欧姆龙的DC功率继电器是一款兼具接触器和继电器优点的继电器。

什么是DC功率继电器？

欧姆龙的DC功率继电器通常也称为接触器。在保持继电器尺寸紧凑的优点的同时，可以接通、切断接触器开合领域的大容量电流。此外，密封型（气密型）具有坚固的密封结构，比普通继电器具有更强的抵抗气体和粉尘等的耐环境性。同时，通过电磁铁（驱动器）的小型化，抑制了工作时产生的噪音。
欧姆龙根据客户的需求，齐备有各种电流容量范围的DC功率继电器。通过结合了接触器和继电器优点的DC功率继电器，为客户解决各种问题。

欧姆龙功率继电器产品阵容

什么是能以紧凑尺寸切断接触器区域大电流的
DC功率继电器？

通过G9EK扩展应用

多功能G9EK可用于各种应用。
欢迎尝试紧凑而高性能的G9EK。

点击此处查看G9EK产品介绍页面

如果您在寻找车载应用的产品，请参阅车载继电器、车载开关的网页。

G9EK将在切断这些应用的电路中的
高电压、大电流方面大显身手。

示例）电动车应用：直流绝缘、安全切断

示例）ESS应用：直流安全切断

切断DC500A的大电流

实现能够切断大电流的直流继电器的难点在于是否能切断产生的电弧。当继电器断开电路时，接点之间会产生高达数千摄氏度的火花，称为电弧。电流、电压越大，越容易产生电弧。
因此，采用以往封入有氢气的坚固的继电器结构，利用氢气可快速冷却电弧的特性来切断大电流，从而实现了继电器尺寸的紧凑化。虽然这种继电器具有能以小尺寸来接通、切断接触器领域大电流的强大优势，但由于需要将气体封入其中，因此在生产方面需要使用特殊材料和特殊工艺。要大量、稳定地获得特殊材料很不容易，因此我们面临着无法稳定供应和批量生产的问题，而且价格也会上升。此外，由于继电器要求坚固耐用，几十年内不会发生漏气或气体劣化，因此很容易导致继电器结构变复杂、价格昂贵。在今后需求高涨的蓄电池（储电）领域，需要继电器能在不依靠气体的情况下以紧凑的尺寸切断大电流。

什么是电弧？

电弧是指继电器在断开电路时接点之间产生的高达数千摄氏度的火花。

传统继电器的结构

使用惰性气体冷却电弧

接点部分封入有加压后的高导热性气体。通过气体吸收电弧的热量以达到迅速冷却和切断的目的。

陶瓷壳体密封结构

由于需要通过陶瓷覆盖来实现长期不漏气和气体不易劣化的结构，因此继电器看起来坚固而且尺寸大。防止漏气需要使用特殊元件和生产工艺，而且为了确保密封性还需要进行特殊检查，这将导致产品价格昂贵。

通过改变电缆，可进行最大电流200A的通电 通过改变电缆，
可进行最大电流200A的通电

G9EK不含气体，可在DC500V、120A的额定负载下进行大容量开合。为了向系统稳定提供100A以上的大电流，G9EK的端子采用大面积的板状（条形端子）。通过加粗用于连接的母线（连接器电缆），提高了散热性，可对高于120A额定值的电流进行通电。

使用粗细为30mm²的母线，可以承受120A的电流，而使用粗细为100mm²的母线，则可以承受高达200A的电流。（参考值）

通过串联两个继电器来切断500V以上的高电压 通过串联两个继电器来切断500V以上的
高电压

使用1个G9EK时

可切断DC500V电压

串联使用2个G9EK时

每个继电器各切断DC500V，合计可切断最大DC1000V

并联两个继电器可切断1000A的大电流

使用1个G9EK时

可切断DC500A电压

并联使用2个G9EK时

每个继电器各切断500A，合计可切断最大1000A。抗短路电流能力也增强。

用于蓄电池等高电压应用的G9EK继电器，满足绝缘标准IEC60664-1（污染等级II）。通过将绝缘电源设计为可承受的接点间额定电压（DC500V）的两倍（DC1000V），即使是DC500V以上的高电压也可使用。

咨询点击此处

同时支持充放电，
有助于减小设备尺寸

有极继电器（仅单向可用）时

如果是无极继电器，充放电系统需要2个继电器＋2个二极管并联。

无极继电器（支持双向开合）时

只需1个G9EK即可进行充放电的双向开合

通电侧有极性时

另外，用于大电流通电、切断应用的接触器和DC功率继电器通常用螺钉安装在电路板的外侧。只有一侧有连接器部分，这个部分被连接到继电器驱动电路，但如果通电侧有极性，由于安装方向会根据充电或放电而改变，因此在设计时需要考虑继电器的安装方向。G9EK可双向充放电，无需担心安装方向，有助于提高空间设计的自由度。由于不会因为安装方向受限而强行布线，因此不会造成空间浪费，可以实现简洁的结构设计，对于设备的小型化很有帮助。

有极性（单向）

由于端子有极性，因此连接器的方向一旦确定，
根据所使用的设备，有时需要有布线的空间。

无极性（双向开合）

由于无极性，连接器的方向可以根据所使用的设备来确定。

※根据2024年11月本公司调查

继电器的短路性能是指当电路因故障等原因发生短路时，能控制多大的电流。
大容量蓄电池由于储存有大量电力，如果发生短路，会瞬间释放电力。这会导致非常大的电流瞬间流过。大电流不仅会导致发热和火灾，还会损坏电气设备和电路。发生短路时的电流预计会达到数千安培到2万安培，因此需要保护电路和连接的电气设备，包括防止发热和火灾的安保元件（保险丝等）在内，作为一个系统来确保安全。在通过安保元件切实保证安全之前，要求继电器具有足以承受大电流的短路性能。

G9EK具有极高的短路性能，可承受5000A 5ms以上的大电流。这是在使用10~20kWh级锂离子电池的应用中能够承受的故障时短路的水平。

短路时的电流示例

接点表面上产生的电磁斥力

短路电流在短时间内（~1ms）急剧上升到数千安培。当大电流流过时，通电部分的周围会产生强磁场，电流从磁场受到的力（洛伦兹力）作用在接点离开的方向。这种现象称为“电磁斥力”。为了承受大电流，需要有比产生的洛伦兹力更强大的力来按压接点的结构。蓄电池的容量越大，短路电流也越大，电磁斥力也越大，因此设计难度也大幅增加。

技术创新

以往的端子结构

电流呈U形流动，磁场集中在中央部分。结果，洛伦兹力（电流从磁场受到的力）向下作用，接点部分容易分离。

G9EK 端子结构

采用电流几乎水平流动的结构设计，产生磁场的方向分散。结果，接点周围产生的磁场变小，作用在拉开接点方向上的洛伦兹力也变小。

与以往的结构相比，G9EK作用在接点分离方向上的洛伦兹力小，将可动板压向接点的线圈力变小，从而可以减少20%~30%的线圈功耗。

接点（可动板）上产生的电磁斥力比较

您想尝试一下兼具高容量和
耐冲击性能的G9EK吗？

点击此处查看移动领域
推荐产品的介绍页面

您想尝试一下兼具高容量和
耐冲击性能的G9EK吗？

点击此处查看移动领域推荐产品的介绍页面

100G的冲击有多大？

一般车辆碰撞时产生的冲击为60G级

※图片为示意图。

G9EK可以承受100G的冲击力，
相当于F1赛车碰撞的冲击强度！

※图片为示意图。

G9EK在ON/OFF时的耐冲击性能如何？

G9EK在ON时的耐冲击性能

左图显示了G9EK在通电时（例如移动体运动时），“保持接点不分离，可稳定通电所能承受的冲击力有多大”。
无论是来自上下左右哪个方向的振动或冲击，G9EK都能承受高达100G的冲击力。100G是相当于F1赛车碰撞的冲击强度。

G9EK在OFF时的耐冲击性能

技术创新

以往的继电器铰链型

铰链型结构用线来支撑接点的可动部分。这是仅通过弹簧力向水平方向按压的结构，因此当冲击力超过规定时会产生移动。

G9EK采用柱塞型结构

柱塞型结构的接点可移动部分设计为T形，因此除了接点活动方向的上下方向之外，几乎不受左右前后振动的影响。此外，使用了螺线管的线圈增强了磁力，提高了接点之间的接触压力，形成了更耐振动的结构。

仅凭以前完全依靠气体的技术
无法攻克切断500A的壁垒

在频繁产生电弧的500A、DC400V超大容量范围，在与传统的气封继电器相同尺寸的情况下，不依靠气体而能实现与气封继电器相同的直流开合，其难度是无法想象的。在不使用气体的情况下，最大问题就是对电弧的切断能力。切断直流(DC)大电流要比切断交流(AC)大电流困难很多。在电流流动方向发生变化的交流电路中，电弧在电流为零的瞬间消失。而在直流电路中，由于电流的流动方向固定，因此电弧不会消失，必须通过继电器强制切断电弧。
于是我们召集了精通大容量继电器的技术人员制作原理模型，每天反复进行试验，孜孜不倦地收集和分析了电弧的径迹数据。虽然我们有过开发G9EJ这款DC400V 25A无气继电器的经验，但这次我们挑战的是DC400V 500A无气继电器。

要想以大容量、小尺寸来实现大气开合（无气体）……

尤其是在不使用气体的结构设计过程中，多次出现重起弧、电弧粘结现象，很让人头疼。
关于重起弧现象，虽然根据过去的经验知道有效利用空间会有缓解，但具体需要多少空间却没有任何数据。以前切断电弧一直依靠气体，因此不需要考虑用来拉弧的精密的空间设计。但重要的是“尺寸要和以往的气封继电器相同”。因此即使是做到了大容量，但如果尺寸变大，客户不会感受到产品的好处。

有好几次我都快要撑不下去了。但我们不能就此放弃。作为新一代DC功率继电器，我们要构建无气切断技术，为实现碳中和社会做贡献，生产具有出色供应能力的产品。在这一强大精神的支撑下，我们每天早上的第一件事就是召集有各种经验知识的技术人员，反复进行多方面的讨论。然后，我们尝试了所有可能的切断方法，一步一步地弄清楚了哪些因素和方法可以有效切断电弧。我们花了几年的时间每天制作原型样品，经过各种探讨和反复试错，除了通过磁铁来切断电弧外，还融入了以前没有过的新设计要素，最后终于成功地实现了对DC400V/500A大电流的无气切断。

事业统括本部 产品开发统括部
精密机械开发部第1部 大容量RY开发组

川口 直树

事业统括本部 产品开发统括部
精密机械开发部第1部 大容量RY开发组

川口 直树

欧姆龙研发的DC功率继电器新结构

事业统括本部　商品开发统括部
移动开发部　商品技术组

小川 真一

事业统括本部　商品开发统括部
移动开发部　商品技术组

小川 真一

为了不依靠气体而实现500A电流的切断，除了对以往最佳的磁铁和磁力的探讨外，还必须加入新的切断要素。
利用欧姆龙独特的CAE分析技术，我们通过模拟确认了切断电弧时的径迹，并在设计中加入了结构方面的创想，以最大限度地利用狭小的空间来增加拉弧距离。另外，我们使用电磁铁实际确认了电弧是否按照模拟中预期的那样在动作，并调整了所需的空间距离、防止电弧聚合/重起弧等的细节结构设计。关于接点部分，通过在形状上下功夫，在切断大电流方面也有了优势。
就这样，我们在G9EK的设计中融合了许多有利于切断的结构。

理想的设计 vs 可实现量产的结构

“设计结构焕然一新”的G9EK，在将设计要素落实到产品中以后，仍然存在着很多问题。
虽然有了理想的设计形状，但要在批量生产中再现复杂的形状和严格的公差设定却很困难。有必要协调出一种可以在生产线上组装，在确保质量的同时实现批量生产的元件形状。由于不使用气体，因此不再需要封入气体所需的大型设备，产品本身的结构也变得很简洁。但由于几乎所有的结构都是新的元件形状，以往的生产工艺也行不通。即使产品在生产线上组装起来，也会由于在试制阶段尚不清楚的组装问题，或者由于无法满足藉以保证产品质量的各种规格的工艺能力而导致质量不稳定，从而需要进行各种各样的调整。对于切断能力和短路性能等产品的关键部分，由于我们小心谨慎地进行了反复设计，因此基本上得到了预期的结果，但问题总会在意想不到的地方发生。解决一个问题后，别的地方又会不断出现新的问题。就像打地鼠游戏一样，没办法一次性解决问题。我们在技术探讨阶段已经花费了相当长的时间，所以不能再在这里花时间。于是不管三七二十一，我们就在有限的时间内不停地进行尝试、纠错。

电子元件也能解决社会问题的挑战

G9EK是欧姆龙第一款柱塞式无气规格的DC功率继电器，由于和现有产品完全不同，其开发工作是一个难度极高的项目。为此，在技术开发、产品设计和商品化的过程中，各种各样的专家都参与了进来。
实现商品化的道路并不是一帆风顺，在多次碰壁后，我自己也曾多次想打退堂鼓。但所有参与的成员齐心协力，共同攻克一道道壁垒，最后终于使G9EK继电器问世了。
今后，实现碳中和的举措将会在全球范围内不断加速。G9EK通过完全去除传统大电流切断结构中必需的特殊元件和特殊工艺，可为Electric Mobility、电源设备和蓄电池设备等各种应用提供稳定的电源。同时也是一款减少了生产过程中电力消耗的环保型产品。

我在欧姆龙从事DC功率继电器工作已经有大约10年了，G9EK是我目前为止经历的难度最高、最辛苦的产品，也是我最有特殊感情的一款产品。在开发G9EK的过程中，我切身感受到，即使是从事电子元件业务的我们，通过提供的产品来推动碳中和，也能为解决社会问题做出贡献。现在回想起来，我觉得这几年是我们大家在强烈的使命感的支撑下，齐心协力、忘我地致力于商品化的几年。
为了创造一个碳中和世界，我想把这款满载着我们心愿的G9EK推向全球。

如今，对继电器的规格要求在不断升级，为了满足这些要求，我们正在开发适用于更高电流和电压的DC功率继电器。尽管这是一个难度极高的项目，但通过从开发上游起的各领域成员的共同参与，我们以并行开发的形式在整个组织内积极开展创造新产品的活动。我希望能利用在G9EK的开发中获得的技术和经验，通过迅速创造新价值，灵活应对社会的各种需求。请大家对欧姆龙的DC功率继电器拭目以待。

移动开发部

DC功率继电器组

移动开发部

DC功率继电器组

相关内容

如果您在寻找车载应用的产品，请参阅车载继电器、车载开关的网页。